《反馈》教学设计--第四单元《控制和设计》第三节

2019-04-12

[分析原因]:将两次画的过程来分析。画出其控制框图,得出它们的控制类别。

  1、闭着眼睛画:

  人脑控制手画眼睛:人脑——手——眼睛;

  控制过程中,没有反馈环节,不能对控制结果加以修正、调节。是个单程的控制流向。这是开环控制。

  2、睁着眼睛画:

  人脑控制手画眼睛,在此过程中,眼睛可以把手的位置及画的效果及时反馈给大脑,使得大脑准确精细的控制手去画好眼睛。控制过程中有反馈环节可以把控制结果反馈给人脑,控制流向形成了闭合回路。这是闭环控制。

[讲解]:汽车速度控制

[讲解]反馈方法——利用反馈来分析和处理被控对象,通过系统的输出来调整系统的行为,使系统沿着预期的目标运行的方法。

 [演示]:反馈的工作过程:当人打算要拿桌子上的水杯时,人首先要看到自己的手与杯子之间的距离,然后确定自己手的移动方向,手始向水杯移动。同时人的眼睛不停观察手与杯子的距离(该距离就是输入与输出的差值),而人脑(控制器)的作用就是不停控制手移动,以消除这个差值。直到手拿到杯子为止,整个过程也就结束了。从上面的例子可以看出,由(负)反馈形成的偏差是人准确完成拿杯子动作的关键。如果这个差值不能得到的话,整个动作也就没有办法完成了。这就是眼睛失明的人不能拿到杯子的缘故。

[马上行动]:

事例

输入

检测装置

输出

“穿针引线”

线的位置

眼睛

线与针孔对准

电冰箱

温控器设定温度

温度传感器

制冷后冰箱内温度

[教具演示]:水位自动控制系统

接通电源后,电机工作,水泵出水,当水位升到a 点水位传感器位置时,电机停止工作;当水位由a点降止b点以下时,电机又开始工作,这样往复,达到了自动控制储水器中的水位。

   [学生讨论]请同学们相互讨论一下这个水位自动控制系统的工作过程,试用系统框图来描述。(引导学生归纳出水塔水位控制系统框图,着重推导信息反馈与比较环节的框图表达。)

[教师总结]:简单的闭环控制系统的方框图,理解其中的控制器、执行器等环节的作用,熟悉反馈环节的作用。

[闭环控制系统的工作过程]:

     闭环控制系统就是系统的输出端与输入端之间存在反馈回路,输出量对控制过程产生影响的控制系统。闭环控制系统是通过反馈环节克服干扰因素而使系统达到稳定。

[核心]:通过反馈来减少被控量(输出量)的偏差。

[案例分析]:阅读书上案例

[思考设计]:家用抽水马桶是一个典型的闭环控制系统的水位控制。(链接下节课用水位检测,控制电路,电磁阀来改进为自动控制,设计闭环控制系统方框图,并用头脑风暴法获更多节水控制创造性设想。)

[思考]:在水箱的水位控制系统中,控制量还可以有其他选择吗?为什么?

控制量是进水阀的流量。放水、蒸发是干扰

闭环控制系统的特点:

     1)系统输出量对控制作用有直接影响。

     2)有反馈环节,并应用反馈减小误差。

     3)当出现干扰时,可以自动减弱其影响。

[flash课件演示]:加热炉的温度自动控制系统:

[实物展示]: 烘箱(饮水机)

温度自动控制系统。首先用热电偶来代替温度计来测量温度的值,然后对温度的比较,当小于恒温箱给定时,就增大加热装置的电流;相反当大于恒温箱给定时,就减小电流。这样恒温箱就能保持给定的温度。

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